Boletín Micológico Vol. 1 - 181 -184 1983

MICROBIOLOGIA Y MEDIO AMBIENTE Los Microorganismos como Indicadores de Contaminación

RESUMEN

Se efectuó una revisión de los microorganis­mos utilizados como indicadores en contaminación de aguas. Se analiza el papel que éstos desempeñan en los sistemas acuáticos, la presencia de patógenos en aguas contaminadas, y las características ideales que debe presentar un buen indicador.

Finalmente se discuten los indicadores micro­bianos más utilizados, señalando las ventajas y desven­taias de su aplicación.

El aumento exponencial de la población, su concentración en centros urbanos y el extraordinario desarrollo de las actividades del hombre, en relación a Jos recursos naturales, han afectado en forma alarmante Jos sistemas aire, tierra y agua.

Desde una perspectiva general, la contamina­Ción incide en estos tres sistemas, como un todo, o sea, en el macrosistema Biósfera. Sin embargo, varía para cada uno de ellos según el tipo y grado de contaminación. El agua por constituir las tres cuartas partes de la Biósfera es el sistema más afectado, y desde el punto de vista microbiológico es de especial interés por ser un elemento esencial de consumo humano, por la posibilidad de supervivencia de los microorganismos en ella, y porque representa una de las vías más importantes de difusión de enfermeda­des.

La contaminación es un fenómeno complejo, que involucra mucho más que la simple presencia de microorganismos patógenos para el hombre, sin embargo el uso apropiado de un indicador, o una combinación de ellos permite detectar las primeras señales de ésta y tomar las medidas necesarias para proteger al hombre y al medio ambiente.

Microorganismos en el sistema acuático.

En un determinado cuerpo de agua, se pueden encontrar diferentes grupos de microorganismos, a) autf,ctonos, los que se encuentran en proporciones definidas, interactuando entre~si, con la biota y con los factores abióticos. Mantienen un cierto equilibrio, con predominio de las especies favorecidas por la suma de las condiciones ambientales idóneas para su desarrollo. Generalmente no significan riesgos de enfermedad para el hombre. b) Alóctonos, presentes en aguas contaminadas y que de acuerdo a su densidad podrían significar un riesgo para el hombre, y un incremento del stress

VICTORIANO CAMPOS PARDO Universidad Católica de Valparaíso

Instituto de B~ología. Facultad de Ciencias Básicas y Matemáticas.

SUMMARY

A revision of the microorganisms used as indicators o[ water pollution is given. The role of microorganisms in aquatic systems, the presence of pathogens in contaminated water and the ideal features of a good indicator of water quality are analyzed.

Finally, the most used microbial indicators are discussed, pointing out the advantages and disadvantages of their application.

para otras especies, alterando el equilibrio del medio. El efecto de stress sobre la diversidad de especies en poblaciones naturales es signifc'ativo, ya que estas disminuyen y el ecosistema se hace más inestable ( l ).

Los organismos patógenos en que el agua juega un importante rol de difusión, corresponden a espe· cíes de bacterias, virus, hongos, protozoos y helmin· tos, que se resumen en la Tabla 1 junto a las enferme­dades que provocan.

No todos Jos organismos señaldos en la Tabla 1 pueden encontrarse en un caso determinado de conta· minación, pues su presencia depende de múltiples factores, tales como: geográficos, culturales, socio­económicos y sanitarios, o por otra parte de la habilidad de los microorganismos para sobrevivir a la predación, antibiosis, toxinas, fagos, naturaleza físico-química del agua, sedimentación, absorción, coagulación, radiación solar, etc. (2-11 ).

Las vías de transmisión de enfermedades pueden ser diversas. Algunas de ellas dependen de los diferentes usos que se hacen del agua (Fig. l ) ; a partir de la contaminación de ríos y lagos con aguas residuales y desechos sólidos, los microorganismos pueden llegar hasta el hombre, en el agua de bebida, en productos regados con aguas contaminadas, al aspirar aereosoles producidos por el uso cada vez más difundido del riego por aspersión (12); del bailo con ingesta de agua, en ríos, lagos o mar contamina­dos con aguas residuales en grandes volúmenes y con altas densidades de patógenos; o del consumo de mariscos crudos, que crecen en zonas contaminadas, en especial bivalvos que realizan filtración y concen­tran Jos microorganismos.

Los Microorganismos: como Indicadores de la Calidad del Agua.

Se puede definir como indicador a un microor­ganismo determinado que permita señalamos un

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riesgo potencial de adquirir una enfermedad. La utilización de indicadores en este sentido, ha sig­nificado un gran avance en relación a la solución de problemas en Salud Pública (13). Sin embargo, su utilización es aún limitada con referencia a la "salud" del medio ambiente.

En la práctica no es posible determinar todos los microorganismos patógenos, presentes en un cuerpo de agua contaminada, ya que su diversidad es variable, y su baja densidad en muchos casos dificulta su detección, por lo cual la utilización de indicadores es ventajosa. Así las pruebas para detectar indicadores microbiológicos deben efectuarse en tiempos razo­nablemente cortos y sin grandes complicaciones técnicas, y en este sentido se ha realizado un gran esfuerzo científico para simplificarlas y reducir los tiempos de determinación, lo que es de gran impor­tancia para Jos controles sanitarios.

Las características que debería cumplir un microorganismo indicador ideal, de acuerdo a Metcalf ( 14 ), serían las siguientes: a) No encontrarse en el agua contaminada. b) Estar presente en el agua contaminada y en

relación a los patógenos. e) Ser más abundante que los patógenos y su

expresión guardar relación con el grado ·de contaminación.

d) Sobrevivir más tiempo en el agua que los patógenos.

e) No multiplicarse en el agua. f) Ser detectado en el menor tiempo posible,

con técnicas simples y con un alto grado de exactitud.

g) En lo posible empleando criterios microbioló­gicos comunes y tener aplicación universal para diferentes tipos de aguas.

Un indicador que reúna estas condiciones aún no ha sido descubierto, pero se han propuesto y utili­zado diferentes microorganismos que pueden presen­tar ventajas o desventajas de acuerdo al estudio t¡ue se pretenda realizar (Tabla 2).

Históricamente la primera re lación entre epi­demia y la utilización de agua de bebida contaminada se atribuye a Snow, durante una epidemia en Londres en el año 1854 (15).

Debido al hecho que la contaminación del agua es producida por las excretas del hombre y animales de sangre caliente, el primer paso co nsistió en caracte­rizar la microflora asociada a las materias fecales.

Los primeros estudios se remontan a 1885 en que Escherich la caracteriza, determinando los géne­ros bacterianos clasificados hoy como Escherichia y Enterobacter, qúe se incluyen junto a otros entre los organismOs denominados coliforrnes. Estos, con técnicas relativamente simples (16) empleando tubos múltiples o ftltros de membrana, pueden ser determi­nados en un tiempo reducido.

PosteriorJl.lente los trabajos de Eikman (17), permiten diferenciar los coliformes de origen humano o de animales de sangre caliente por su crecimiento a 44,5 .! 0,20 e, además de sus características espe­cíficas.

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MICROBIOLOG!A Y MEDIO AMBIENTE V. Campos P.

Indicadores más Utilizados, sus Ventajas y Desventajas.

El grupo de microorganismos denominados coliformes ha sido utilizado como indicador desde fines del siglo pasado, debido a que se encuentran en altas densidades en excretas humanas y eri las de animales de sangre caliente.

Los indicadores microbianos más empleados han sido: coliformes totales. coliformes fecales, Escherichia coli y Streptococcus faecalis. Sin embargo se han propuesto otros como: Pseudomona aerugino­sa, Clostridium perfringens, Salmonella spp., Klebsie­lla spp .• Enterobacter spp., Citrobacter spp .• Aeromo­na hydrophila, Vibrio parahaemolyticus, Candida albicans, fagos y virus. Algunos de estos han sido utilizados eventualmente como indicadores y otros con fines específicos de investigación.

La experiencia en el uso de colifonnes totales, colíformes fecales y Escherichia coli como indicadores. ha permitido establecer criterios, guías y estandares, de acuerdo al número de estos en el agua contamina­da y en relación a datos epidemiológicos. Sin embargo los estándares establecidos suelen diferir entre países y aún entre estados en un mismo país.

La determinación de coliformes totales es de gran utilidad para aguas de bebida, pero no tiene la misma importancia en los sistemas naturales, por la presencia de coliformes autóctonos. Los coliformes fecales , un grupo más definido, son indica­dores más específicos de contaminación fecal que los primeros, aunque también pueden presentar inconve­nientes como por ejemplo : multiplicación en aguas, donde existen elevadas concentraciones de materia orgánica.

Por otra parte condiciones específicas pueden causar disminución en los valores de coliformes en relación a otros microorganismos. Se ha encontrado mayor sobrevivencia de algunos virus y bacterias patógenas que de coliformes fecales y establecido la relación entre coliformes fecales y Salmonella spp (18), no así con virus. No obstante, todas estas rela· ciones deb!!n considerarse con cautela. (19)

Investigadores, en especial europeos, han prefe­rido emplear como indicador Escherichia coli, que es más específico, a pesar que requiere pruebas adiciona­les para su determinación, es relativamente sensible a la c\oración y tiene problemas de sobrevivencia en medios naturales. (9)

Algunos autores han encontrado sobrevivencias similares en Escherichia coli y SalmoneUa spp., (20-21), mientras otros encuentran mayor sobrevivencia para Salmonella spp. (22)

Los estreptococos fecales, Streptococcus faeca­lis y Streptococcus faecíum que se encuentran en las heces, también son muy útiles como indicadores de contaminación fecal, y permiten a través de la rela­ción entre coliformes fecales y estreptococos fecales, definir si el origen de ésta es humana o animal. El . número de estreptococos fecales en animales de sangre caliente es mucho mayor que el de coliformes fecales ; esta relación es inversa en el hombre. Strepto· coccus faecalis y Streptococcus faecíum presentan el

inconveniente de que han sido aislados de aguas contaminadas con residuos fecales de animales infe­riores, y se han encontrado biotipos de Streptococcus faecalis asociados a vegetales e insectos. (23)

Entre las bacterias anaerobias, Clostridium perfringens, está usalmente presente en el colon del hombre y animales de sangre caliente. Clostridios y otras bacterias esporuladas sobreviven mejor en el medio ambiente, pero la resuspensión de esporas del sedimento puede alterar la relación de este organismo y la fuente de contanúnación. Los anaerobios tanto Clostridium como Bifidobacterium, antes que puedan ser utilizados ampliamente como indicadores, requie­ren mejores métodos para su aislamiento e identifica­ción.

Microorganismos como: P. aeruginosa, A. hydrophila, Klebsiella, Enterobacter, Citrobacter, Candida albicans y fagos que han sido seriamente considerados como indicadores de calidad de aguas recreacionales, presentan el inconveniente de ser poco frecuentes en heces humanas de individuos normales. Por otra parte, P. aeruginosa y A. hydrophila son considerados organismos acuáticos y pueden estar presente en el agua sin tener relación con contami­nación.

Los microorganismos señalados como indicado­res en la Tabla 2: K.lebsiella spp., Citrobacter spp., Candida albicans, Bifidobacterium, Salmonella spp. ShigeUa spp., Pseudomonas aeruginosa, Aeromonas hydrophyla, Vibrio parahaemolyticus, esterofagos y virus, pueden ofrecer algunas ventajas en casos muy específicos.

Por su sobrevivencia, y porque una sola partícu­la puede originar una enfermedad, sería de gran utili­dad contar con un indicador viral , sin embargo, sería necesario simplificar las técnicas, que por su comple­jidad y costo son hoy impracticables como procedi­mientos de rutina.

MICROBIO LOGIA Y MEDIO AMBIENTE V. CAmpos P.

TABLA 1

Bacterias, Virus, Protozoos y Helmintos, patógenos para el hombre, encontrados en aguas contaminadas

Enfermedad ·Agente

BACTERIAS

Disentería Cólera Diarreas y gastroenteritis

Fiebre tifoidea Fiebres paratifoideas l..eptospirosis Tularemia Enfermedad de legionarios

Shigella spp. Vibrio cholerae

Campylobacter fetus E. coli enteropatógeno Y ersinia en terocolí ti ca

Vibrio parahaemolyticus Salmonella typhi

SalmoneUa spp. Leptospira sp.

Francisella tularensis Legionella pneumophilia

VIRUS

Gastroenteritis Hepatitis infecciosa, Polio­mielitis, Cuadros respirato­rios varios, etc.

Virus tipo Norwal.k Enterovirus (Polio,

Coxsackie, Echo, Hepatitis A. etc.)

Adenovirus Reovirus

PROTOZOOS Y HELMINTOS

Disentería amebiana Disentería Giardiasis Ascariasis Dracontiasis Enterobíasis Capilariasis hepática Hidatidosis Esq uis tosomiasis Tricuriasis

Entamoeba histolytica Balantidium coli

Giardia lamblia Ascaris lumbricoides

Dracumculus medianensis Enterobius vennicu.laris

Capillaria hepática Echinococcus granulosus

Schistosoma sp. Trichuris trichiura

TABLA 2 INDICADORES MICROBIANOS Y SU POSIBLE USO

INDICADOR Y /0 P ATOGENO

Coliformes to tales Colifornes fecales Escherichia coli • Streptococcus faecalis Pseudomonas aeruginosa Clostridium perfringens Bifidobacterium spp Salmonella spp Vibrio parahaemolyticus Candida albicans Bacteriófagos Virus

Aguas de

bebida

X X X

X

X X

Efluentes

X X X X

X X X

U S O

Aguas de

piscina

X X

X

X

X

Aguas recreacio­

nales

X X X X X X

X X X

Aguas de crecimiento de mariscos

X X X

X X X X X X X

Agua de

regadío

X X

X

X

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M!CROB!OLOGIA Y MEDIO AMBIENTE V. Campos P.

FIG.N°1 - VIAS DE CONTAMINACION MICROBIANA ENTRE EL HOMBRE Y EL MEDIO.

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ARTICULOS BREVES Boletín Micolótioo VoC. 1 185 • 188 1983

ACCION ANTIFUNGICA DE ALLIUM SATIVUM

RESUMEN

Se presenta una breve revisión sobre las propie­dades medicinales de A. sativum, que abarca desde aquellas conocidas desde hace mucho tiempo a otras descubiertas recientemente.

Las propiedades curativas de A. sativum se cono­cen desde la antigüedad: ya Plinio en su "Historia Naturalis" recomendaba la ingestión de bulbos de A. sativum como tratamiento para la consunción, desórdenes gastrointestinales y tumores. Hipócrates lo prescribió como agente curativo para los tumores del útero. Y así, en épocas posteriores se lo siguió usando en el tratamiento de enfermedades de etiolo­gía tan diversa que su enumeración llega a producir desconcierto. Entre ellas: hlpertensión, lepra, artritis, diabetes, disentería, cáncer, arterioesclerosis, ascari­diasis, tuberculosis, tiña, pie de atleta, adenopatías de origen no determinado, prevención de cristalurias y urolitiasis por fosfatos y oxalatos cálcicos, etc.

Pero solamente en 1944 Cavallito y Bayley co­municarpn el aislamiento de la alicina ( "alil-tiosulfinic alil ester") que es el principal activo contra bacterias y hongos. El principio de la alicina es la aliina (S-alil L-cisteína sulfoxido) que es biológicamente inactiva, inodora y termoestable. Al macerar los bulbos de A. sativum se libera una enzima, la alinasa, que actúa sobre la aliina y la transforma en alicina. Como este último compuesto es poco estable, para el estudio de sus propiedades biológicas debe usarse prepados recientes de él (y tal vez esta ha sido una de las causas que ha dificultado hasta ahora su empleo en medicina) o bien resignarSe a comer bulbos frescos de A. sativum, lo cual generalmente es resistido por los enfermos y por los médicos que, por razones muy comprensibles prefieren no recetario a sus pacientes. A pesar de esto, especialmente en los últimos 25 años se han acumulado evidencias muy significativas sobre la acción de A. sativurn en diversas patologías; Weisberger y Pensky en 1957 demostraron que la alicina inhib ía el desarrollo de tumores en lauchas, Kroeni~ confirmó es~e hallazgo en 1964. Según Lewis ( 1977) diversos médicós han comunicado la curación de pacientes cancerosos tratados con A. sativum. En nuestro pa ís un médico nos informó de la curación de un niño canceroso debido a la inges· tión en dosis terapéuticas de bulbos de A. sativum. Al parecer el mismo tratamiento habría curado tam­bién dos casos del Síndrome de inmunodeficiencia adquirida (AIDS). Augusti en 1977 demostró el efecto hipocolesterolémico de los bulbos de esta

WALDO LAZO

Departamento de Ciencias Ecológicas Facultad de Ciencias Básicas y Farmacéuticas

Universidad de Chlle.

SUMMARY

A brief review of the medicinal properties of A. sativum that encloses those that have been know for a long time and the ones that have recent/y discovered is presented.

planta. En China y Japón la han usado durante siglos y aun actualmente para tratar la hipertensión arterial. En Japón es reconocida, incluso, por la Farmacopea Japonesa.

A principios de este siglo Me Duffie en Nueva York y W.C. Minchin en Dublin señalaron que la ad­ministración de A. sativum constituía el mejor trata· miento para la tuberculosis pulmonar. Durante la Segunda guerra mundial se evitó el desarrollo de pro· cesos sépticos en las heridas que los médicos británi· cos trataron con extractos de bulbos de A. sativum.

De los compuestos químicos que se han aislado de esta especie se ha demostrado que la alicina es res­ponsable de la acción bactericida, fungicida, hlpoten· sora y al parecer también de la acción antineoplástica; . la alistatina l y la alistatina 11 han mostrado gran efec­tividad contra Escherichia coli y Staphylococcus spp; el disulfuro y el trisulfuro de dialilo causan. la acción insecticida de esta planta.

Pero es su acción antimicó tica la que nos intere· sa especialmente. Digamos al respecto que tanto el ungüento de extracto de A. sativum como el extracto acuoso-alcohólico se han usado exitosamente en el tratamiento de las dermatofitosis.

Yaniada y Azuma en 1977 comunicaron la inhibición total del desarrollo, a los tres días de cultivo, de los siguientes hongos med iante las concen· traciones de alicina que se,.indican:

Candida albicans Aspergillus furnigatus Trichophyton mentagrophytes T. rubrum T. ferrugineum Cryptococcus neoformans Microsporum gypseum Epidennophyton floccosum

6.25 ug/ml 12.5 ug/ml

1.57 ug/ rnl 1.57 ug/ml 0 .79 ug/ml 1.57 ug/ml 1.57 ug/rnl 1.57 ug/rnl

En nuestros ensayos hemos usado 3 cepas de A. fumigatus, dos de ellas provenientes de pacientes con aspergiloma pulmonar y otra de una paciente leucémica y con aspergilosis pulmonar. Empleamos trozos de bulbos frescos de A. sativum preparados comerciales de polvo de bulbos o bien extractos acuosos de este. Obtuvimos la inhibición total del de· sarrollo de A. fumigatus en caldo de came glucosado

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ARTICULOS BREVES

a las siguientes concentraciones y a las 48 horas de incubación:

A. sativum en polvo extracto acuos-de bulbos

1:400 1:1000 al1:3000

(según el extracto)

Al añadir yoduro de potasio se duplica la acción antifúngica in vitro de los extractos.

Caporaso y col. comunicaron que tras la inges­tión de 25 ml de extracto de A. satvum se detectó actividad antimicótica en el suero no diluido de pacientes, media hora y una hora después de la inges­tión. Entre los hongos cuyo desarrollo se inhlbió esta­ban Candida albicans, G. guillermondü, C. tropicalis, Cryptococcus neoformans. No se detectó actividad antifúngica en la orina de estos pacientes a ninguna hora después de la adminstración. oral del extracto.

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Deseo expresar mi agradecimiento al Dr. Luis Ferrada U. por las facilidades de laboratorio que me concedió para desarrollar la parte experimental de este trabajo.

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